Μελέτη ικριώματος για σκυροδέτηση γέφυρας

Abstract

Στόχος της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη ενός μεταλλικού πύργου που πρόκειται να αποτελέσει τμήμα ενός συστήματος προσωρινής υποστύλωσης του καταστρώματος της υπό κατασκευή τοξωτής μεταλλικής γέφυρας Τ4 στην εθνική οδό Τρίπολης Καλαμάτας. Το έργο έχει αναληφθεί από την εταιρεία κατασκευής ικριωμάτων PERI και για να διαπιστωθεί η καταλληλότητα ή όχι της μόρφωσης του φορέα σύμφωνα με τα πρότυπα αυτής, τόσο σε ότι αφορά την προτεινόμενη διάταξη των μελών αλλά και της επιλογής του τύπου των διατομών, θα διερευνηθούν εναλλακτικοί τρόποι μόρφωσης του μεταλλικού πύργου. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν οι προδιαγραφές του Ευρωκώδικα, ενώ ταυτόχρονα πραγματοποιήθηκε ένα μεγάλο πλήθος αριθμητικών αναλύσεων στο πρόγραμμα πεπερασμένων στοιχείων ADINA. Στο 1ο κεφάλαιο πραγματοποιείται μία εισαγωγική αναφορά στα ικριώματα, δίνοντας ιδιαίτερη έμφαση στα ικριώματα προσωρινής υποστύλωσης για γέφυρες που αποτελούν κύριο αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής. Ειδικότερα παρουσιάζεται συνοπτικά το υπό μελέτη τεχνικό έργο και η πρόταση για προσωρινή υποστήριξη του καταστρώματος της τοξωτής μεταλλικής γέφυρας με μεταλλικούς πύργους σύμφωνα με το σύστημα VARIOKIT που προτείνει η εταιρία PERI. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μία συνοπτική παρουσίαση του προγράμματος πεπερασμένων στοιχείων ADINA, αρχικά για την προσομοίωση του συστήματος εφεδράνου - πλάκας και σε επόμενη φάση για την προσομοίωση του υπό μελέτη φορέα . Ακολούθως περιγράφονται οι πιθανές γραμμικές και μη γραμμικές αναλύσεις που μπορούν να εφαρμοστούν για τη μελέτη του φορέα και παρουσιάζονται τα είδη αναλύσεων που θα πραγματοποιηθούν. Στο 3ο κεφάλαιο εξετάζονται πέντε εναλλακτικοί τρόποι μόρφωσης του μεταλλικού πύργου. Η 1η περίπτωση που εξετάζεται αφορά τη προσομοίωση του πύργου σύμφωνα με τη γεωμετρία που προτείνει η PERI. Στη 2η περίπτωση μειώνεται ο αριθμός των συνδέσμων δυσκαμψίας (τύπου Λ), ενώ στη συνέχεια αυτοί αντικαθίστανται με χιαστί συνδέσμους (3η περίπτωση). Τέλος αφαιρούνται σε πρώτο στάδιο όλοι οι σύνδεσμοι δυσκαμψίας (4η Περίπτωση) και στη συνέχεια μειώνεται ο αριθμός των ορόφων του φορέα διατηρώντας το συνολικό του ύψος αναλλοίωτο (5η Περίπτωση). Στο 4ο κεφάλαιο γίνεται διερεύνηση των παραμέτρων που επηρεάζουν τη συμπεριφορά του φορέα. Στόχος των αναλύσεων είναι να εξεταστεί η επίδραση της ποιότητας του υλικού, της μορφής των διατομών, της γεωμετρικής ατέλειας και της δυσκαμψίας στην φέρουσα ικανότητα. Επίσης θα εξεταστούν κάποιες παράμετροι που επηρεάζουν τα αποτελέσματα των αναλύσεων και αφορούν το πρόγραμμα. Στο 5ο κεφάλαιο πραγματοποιούνται αναλυτικοί έλεγχοι τάσεων και επάρκειας στα υποστυλώματα του φορέα για δύο διαφορετικούς τύπους διατομών, τις σωληνωτές και τις σύνθετες διατομές οι οποίες έχουν στόχο να προσομοιώσουν τις διατομές που χρησιμοποιούνται από την PERI. Οι αναλυτικοί έλεγχοι θα γίνονται σύμφωνα με τις διατάξεις του Ευρωκώδικα 3. Στο 6ο κεφάλαιο παρουσιάζονται τα γενικά συμπεράσματα που προέκυψαν από την παρούσα διπλωματική εργασία.

The objective of this diploma thesis is to study a metal tower that will be part of a system of temporary shoring of the deck of the arched metal bridge T4 on the new Highway from Tripoli to Kalamata. The work was undertaken by PERI, a company specialized in scaffolding. In order to determine the appropriateness of both the proposed layout of the members and the type of cross sections we will explore alternative ways of design of the metal tower. For this purpose, the recommendations of Eurocode 3 were used, while a large number of numerical analyses were carried out using the finite element program ADINA. In the first chapter constitutes an introductory reference to scaffolding, with particular emphasis on temporary shoring of bridges which is the main subject of this diploma thesis. The second section provides a brief presentation of the finite element program ADINA, initially for the simulation of the slab-bearings system and a subsequent phase to simulate the metal tower itself. Later on we describe the possible linear and nonlinear analyses that can be applied to design the metal tower. The third chapter examines five alternatives of design of the metal tower. The first case considered for the simulation of the tower is in accordance with the geometry proposed by PERI. In the second case the number of concentrically braced frames of V bracing type is reduced by half, and then replaced by braced frames of X bracing type. After that, these braced frames are completely removed (fourth case) and finally many horizontal bracing members are removed (fifth case). In the fourth chapter parameters affecting the behavior of the steel tower are investigated. The aim of the analyses is to examine the influence of material quality, shape of the cross sections of the geometric imperfection and of stiffness in the modification of bearing capacity of the tower. In the fifth chapter effective stresses are calculated for U and pipe cross sections according to Eurocode 3 recommendations, and compared to those obtained from the finite element program ADINA. In the sixth chapter general conclusions resulting from the diploma thesis are presented.